RU2578725C1 - Method for producing heat and fuel gas from finely dispersed fuel (organic) by burning or pyrolysis thereof using fluidised regenerative cells - Google Patents
Method for producing heat and fuel gas from finely dispersed fuel (organic) by burning or pyrolysis thereof using fluidised regenerative cells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578725C1 RU2578725C1 RU2015116605/06A RU2015116605A RU2578725C1 RU 2578725 C1 RU2578725 C1 RU 2578725C1 RU 2015116605/06 A RU2015116605/06 A RU 2015116605/06A RU 2015116605 A RU2015116605 A RU 2015116605A RU 2578725 C1 RU2578725 C1 RU 2578725C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- combustion
- gas
- discrete particles
- layer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/18—Details; Accessories
- F23C10/20—Inlets for fluidisation air, e.g. grids; Bottoms
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Solid-Fuel Combustion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в коммунальном хозяйстве, металлургической, строительной и других отраслях промышленности.The invention relates to a power system and can be used in utilities, metallurgy, construction and other industries.
Полное или частичное (газогенерация) сжигание мелкодисперсного топлива широко используется в повседневной практике, при этом всегда для его осуществления требуется обеспечить достаточно длительный полет частиц в окружающей газовой фазе, будь то в процессах горения в факельных и циклонных топках либо в топках с кипящим слоем (см., напр., Теплоэнергетические установки и теплоснабжение: учебное пособие для втузов / З.Ф. Немцев, Г.В. Арсеньев. - Москва: Энергоиздат, 1982. - 400 с.: ил. - Для студентов вузов. С. 225).Full or partial (gas generation) combustion of fine fuel is widely used in everyday practice, and for its implementation it is always necessary to ensure a sufficiently long flight of particles in the surrounding gas phase, whether in combustion processes in flare and cyclone furnaces or in fluidized-bed furnaces (see ., for example, Heat power plants and heat supply: a textbook for technical colleges / Z.F. Nemtsev, G.V. Arseniev. - Moscow: Energoizdat, 1982. - 400 pp., ill. - For university students. P. 225) .
Из патента RU 2184317, опубл. 27.06.2002 г., выбранного нами в качестве ближайшего аналога (прототипа), известно устройство для сжигания твердого топлива, которое содержит вертикальную цилиндрическую камеру сгорания с питателем в виде пневмомеханического забрасывателя и патрубком вывода топочных газов в верхней части, а в нижней части - с пучком перфорированных горизонтальных труб с заглушенным торцом, жестко закрепленных в газораздающем коллекторе и погруженных в инертную засыпку фракции 0,1-2,0 мм. Газораздающий коллектор установлен соосно стенкам камеры и состоит из двух частей - неподвижной, соединенной с днищем, и подвижной, установленной с возможностью вращения на выходном валу привода. Трубы размещены радиально на подвижной части коллектора, причем их перфорация выполнена односторонней, совпадающей с направлением движения вала. Над инертной засыпкой расположен слой крупнокускового огнеупорного материала с размером кусков 20,0-50,0 мм, над которым в боковой стенке камеры выполнен переливной порог, соединенный с емкостью для сбора излишков инертной засыпки. Достоинством этого устройства является то, что могут использоваться различные виды твердого топлива, но устройство предназначено для полного сжигания топлива. К недостаткам относится то, что ряд видов твердого топлива, такие как бурый уголь и некоторые виды каменного угля, шелуха злаков, торф и т.д., имеют низкую около 950-1050°C температуру плавления золы и при подаче всего необходимого для полного сжигания топлива воздуха в коллекторы произойдет превышение температуры на зеркале горения выше температуры плавления золы, что приведет к выходу из строя всей системы организации горения из-за шлакования ее рабочих элементов.From patent RU 2184317, publ. 06/27/2002, we have chosen as the closest analogue (prototype), we know a device for burning solid fuel, which contains a vertical cylindrical combustion chamber with a feeder in the form of a pneumomechanical spreader and a flue gas outlet pipe in the upper part and in the lower part with a bunch of perforated horizontal pipes with a plugged end, rigidly fixed in a gas distribution manifold and immersed in an inert filling of a fraction of 0.1-2.0 mm. The gas-distributing manifold is installed coaxially with the chamber walls and consists of two parts: a fixed one connected to the bottom and a movable one mounted for rotation on the output shaft of the drive. The pipes are placed radially on the moving part of the collector, and their perforation is made one-sided, coinciding with the direction of movement of the shaft. A layer of coarse refractory material with a particle size of 20.0-50.0 mm is located above the inert filling, over which an overflow threshold is made in the side wall of the chamber, connected to a container for collecting excess inert filling. The advantage of this device is that various types of solid fuel can be used, but the device is designed to completely burn fuel. The disadvantages include the fact that a number of types of solid fuels, such as brown coal and some types of coal, husks of cereals, peat, etc., have a low melting point of ash of about 950-1050 ° C and when everything necessary for complete combustion is supplied of air fuel to the collectors, the temperature at the combustion mirror is exceeded above the melting temperature of the ash, which will lead to the failure of the entire combustion organization system due to slagging of its working elements.
Заявляемое изобретение направлено на решение вопроса прямого сжигания и газификации мелкодисперсных органических веществ, т.е. преобразования органической части твердого топлива в горючие газы при высокотемпературном нагреве с окислителем.The claimed invention is directed to solving the issue of direct combustion and gasification of finely dispersed organic substances, i.e. transforming the organic part of solid fuel into combustible gases during high-temperature heating with an oxidizing agent.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - возможность использования различных видов твердого топлива (торф, горючие сланцы, уголь, отходы производств и др.) для получения тепла и горючего газа, при этом переход от режима полного сжигания топлива к режиму газогенерации осуществляется варьированием подачи воздуха и поддержанием необходимого влагосодержания исходного топлива.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is the possibility of using various types of solid fuel (peat, oil shale, coal, industrial wastes, etc.) to produce heat and combustible gas, and the transition from the full combustion mode to the gas generation mode carried out by varying the air supply and maintaining the necessary moisture content of the original fuel.
Заявляется способ сжигания твердого топлива, заключающийся в том, что сжигание мелкодисперсного органического топлива осуществляют в цилиндрической футерованной камере, нижняя часть которой представляет собой слой песка, на который насыпаны дискретные частицы, являющиеся регенеративными элементами, топливо равномерно подают на зеркало горения, окислитель (воздух) подают через вращающиеся, закрепленные на центральной оси коллекторы в слой между песком и дискретными частицами, псевдосжижение регенеративных элементов обеспечивают вращающимися коллекторами, отличающийся тем, что переход от режима полного сжигания топлива к режиму газогенерации осуществляют варьированием подачи воздуха, поддерживая тем самым температуру на зеркале горения ниже температуры плавления золы, дожигают полученный газ в верхней части камеры, при этом более полное выгорание углерода топлива в режиме газогенерации обеспечивают поддержанием необходимого влагосодержания исходного топлива.The method of burning solid fuel, which consists in the fact that the combustion of finely dispersed fossil fuels is carried out in a cylindrical lined chamber, the lower part of which is a layer of sand on which discrete particles are deposited as regenerative elements, the fuel is uniformly fed to the combustion mirror, oxidizer (air) they are fed through rotating collectors fixed on the central axis into the layer between the sand and discrete particles, the fluidization of regenerative elements provides time characterized by the fact that the transition from the full fuel combustion mode to the gas generation mode is carried out by varying the air supply, thereby maintaining the temperature on the combustion mirror below the melting temperature of the ash, the resulting gas is burned up in the upper part of the chamber, while the carbon fuel burns out more fully in the mode gas generation provide the necessary moisture content of the original fuel.
При режиме газогенерации для улучшения состава газа требуется наличие водяного пара, при этом наличие воды для данного вида топлива обеспечивается поддержанием необходимого влагосодержания исходного топлива.In the gas generation mode, water vapor is required to improve the gas composition, while the presence of water for this type of fuel is provided by maintaining the necessary moisture content of the initial fuel.
Изобретение поясняется иллюстрациями.The invention is illustrated by illustrations.
На Фиг. 1 представлено устройство для реализации заявляемого способа, где:In FIG. 1 presents a device for implementing the proposed method, where:
1 - футерованная камера;1 - lined chamber;
2 - слой песка;2 - a layer of sand;
3 - дискретные частицы;3 - discrete particles;
4 - центральная ось;4 - the central axis;
5 - коллекторы;5 - collectors;
6 - переливной порог;6 - overflow threshold;
7 - емкость для сбора инертной засыпки;7 - capacity for collecting inert filling;
8 - каналы подачи воздуха;8 - air supply channels;
9 - подвод окислителя (воздуха) в коллекторы;9 - supply of oxidizer (air) to the collectors;
10 - сопло для подвода воздуха на дожигание;10 - nozzle for supplying air for afterburning;
11 - топливо;11 - fuel;
12 - канал для отвода продуктов сгорания.12 - channel for the removal of combustion products.
На Фиг. 2 представлен схематически процесс взаимодействия коллектора, слоя песка и дискретных частиц, происходящий при движении коллектора и обеспечивающий псевдоожижение дискретных частиц при подаче воздуха, где:In FIG. Figure 2 shows schematically the process of interaction of the collector, a layer of sand and discrete particles that occurs during the movement of the collector and provides fluidization of discrete particles when air is supplied, where:
2 - слой песка;2 - a layer of sand;
3 - дискретные частицы;3 - discrete particles;
5 - коллектор;5 - collector;
9 - подвод воздуха в коллекторы.9 - air supply to the collectors.
Сущность заявляемого способа заключается в том, что сжигание и газификацию мелкодисперсного органического топлива осуществляют в цилиндрической футерованной камере 1, нижняя часть которой представляет собой слой песка 2, на который насыпаны в один слой дискретные частицы 3. Топливо 11 равномерно подается на зеркало горения, подвод окислителя (воздуха) производится через каналы 8 во вращающиеся, закрепленные на центральной оси 4 коллекторы 5 в слой между песком 2 и дискретными частицами 3. Коллекторы 5 при этом обуславливают псевдосжижение дискретных частиц. При движении коллекторов 5 частицы за кормовой частью коллекторов 5 прижимают к слою песка 2 вновь попавшие частицы топлива, при этом происходит кондуктивный теплоообмен между топливом 11 и дискретными частицами 3, являющимися в данном случае регенеративными элементами, разогретыми прежде всего излучением от футерованных стенок цилиндрического объема печи. Водяные пары и пиролизный газ из топлива 11 накапливаются в песке 2 под дискретными частицами 3 поскольку пористость песка 2 составляет приблизительно 50%. Накопленный в паровом объеме водяной пар и пиролизный газ оказываются разогретыми до высокой температуры, и пиролизный газ служит источником воспламенения при подаче воздуха через наклонную поверхность очередного подошедшего к данной точке коллектора 5. Встроенные в процесс регенеративные элементы 3 обеспечивают существенную интенсификацию подготовки частиц топлива к процессу горения и весь процесс реагирования происходит в тонком слое зеркала горения, при этом коллекторы 5 пересекают каждую точку зеркала горения многократно, обеспечивая тем самым полноту реагирования горючих компонентов в каждой частице топлива (Фиг. 2). Излишки инертной засыпки поступают через переливной порог 6 в емкость 7 для ее сбора. The essence of the proposed method lies in the fact that the combustion and gasification of finely dispersed fossil fuels is carried out in a cylindrical lined
При варианте реализации газогенерационного процесса газ при необходимости может дожигаться путем дополнительной подачи воздуха в сопло 10, продукты сгорания отводятся через расположенный в верхней части футерованной камеры сгорания канал 12.In an embodiment of the gas generation process, the gas can be burned, if necessary, by additional air supply to the
Переход от режима полного сжигания топлива в режим газогенерации осуществляется варьированием подачи воздуха от α=1,1-1,2 до α=0,35-0,45 для данного вида топлива, поддерживая тем самым требующийся температурный режим на зеркале горения ниже температуры плавления золы. Здесь α - коэффициент избытка воздуха - отношение фактически затраченного на сжигание топлива воздуха к теоретически необходимому количеству воздуха. Коэффициент избытка воздуха для каждого вида топлива уточняется экспериментально.The transition from the full fuel combustion mode to the gas generation mode is carried out by varying the air supply from α = 1.1-1.2 to α = 0.35-0.45 for this type of fuel, thereby maintaining the required temperature regime on the combustion mirror below the melting temperature ashes. Here α is the coefficient of excess air - the ratio of the actually spent air for fuel combustion to the theoretically necessary amount of air. The coefficient of excess air for each type of fuel is specified experimentally.
При режиме газогенерации для улучшения состава газа требуется наличие водяного пара, реагирующего с углеродом топлива, количество которого может в ряде случаев поддерживаться добавкой нужного количества воды в исходное топливо, т.е. количество воды для данного вида топлива обеспечивается поддержанием необходимого влагосодержания исходного топлива.In the gas generation mode, to improve the composition of the gas, water vapor is required, which reacts with the carbon of the fuel, the amount of which can in some cases be supported by adding the right amount of water to the original fuel, i.e. the amount of water for this type of fuel is provided by maintaining the necessary moisture content of the original fuel.
Количество вводимого пара составляет приблизительно 0,4-0,5 кг на 1 кг кокса - части топлива, поступающей в зону газификации. При этом температура в зоне газификации достаточно высока. Если в топливе содержится много влаги и часть ее вместе с коксом поступает в зону газификации, то количество вводимого пара снижается. Так, при газификации торфа w=40-50% можно не добавлять к вводимому воздуху водяной пар или добавлять в минимальном количестве (см. Гинсбург Д.Б. Газификация твердого топлива, М., 1958, с. 23).The amount of steam introduced is approximately 0.4-0.5 kg per 1 kg of coke - part of the fuel entering the gasification zone. The temperature in the gasification zone is quite high. If the fuel contains a lot of moisture and part of it, together with coke, enters the gasification zone, then the amount of steam introduced is reduced. So, with gasification of peat w = 40-50%, water vapor can not be added to the introduced air or added in a minimum amount (see DB Ginsburg, Gasification of solid fuel, M., 1958, p. 23).
Рассмотрим пример использования изобретения. Для автономно расположенного объекта требуется вырабатывать до 3 кВт электроэнергии и до 30 кВт тепла. Топливо - бурый уголь фракции 0-2 мм с теплотой сгорания 17,6 МДж/кг. Вырабатывать электроэнергию предполагается работающей на генераторном газе системой: двигатель внутреннего сгорания - электрогенератор, имеющей коэффициент полезного действия 22%. Таким образом, общая полезная мощность системы должна составить 3/0,22+30=43,6 или округленно 44 кВт.Consider an example of the use of the invention. For a stand-alone facility, it is required to generate up to 3 kW of electricity and up to 30 kW of heat. Fuel - brown coal fraction 0-2 mm with a calorific value of 17.6 MJ / kg. It is supposed to generate electricity using a system operating on generator gas: an internal combustion engine is an electric generator with an efficiency of 22%. Thus, the total net power of the system should be 3 / 0.22 + 30 = 43.6 or rounded 44 kW.
На выработку электроэнергии генераторный газ забирается на охлаждение и очистку из нижней части системы. Идущий в водогрейный котел газ дожигается в верхней части камеры с помощью подачи дополнительного расхода воздуха с доведением коэффициента расхода воздуха до величины 1,1. Вся газогенераторная часть системы работает с коэффициентом расхода воздуха 0,35. Для установок малой мощности удельное тепловое напряжение зеркала горения принимаем находящимся в нижней части его возможных значений и равным 0,4 МВт/м2, при этом диаметр зеркала горения и, соответственно, диаметр футерованной камеры сгорания составит (44/0,4×10-3×4/π)½=0,37 м. Принимая коэффициент полезного действия газогенерационной системы 90%, получим расход топлива 44×3600/(17,6×1000×0,9)=10 кг/ч.Generator gas is taken to generate electricity for cooling and purification from the bottom of the system. The gas going into the boiler is burned in the upper part of the chamber by supplying an additional air flow rate, bringing the air flow coefficient to 1.1. The entire gas generating part of the system operates with an air flow coefficient of 0.35. For low-power installations, the specific thermal voltage of the combustion mirror is taken to be 0.4 MW / m 2 located at the bottom of its possible values, while the diameter of the combustion mirror and, accordingly, the diameter of the lined combustion chamber will be (44 / 0.4 × 10 - 3 × 4 / π) ½ = 0.37 m. Assuming a 90% efficiency of the gas generation system, we obtain a fuel consumption of 44 × 3600 / (17.6 × 1000 × 0.9) = 10 kg / h.
Claims (1)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015116605/06A RU2578725C1 (en) | 2015-04-29 | 2015-04-29 | Method for producing heat and fuel gas from finely dispersed fuel (organic) by burning or pyrolysis thereof using fluidised regenerative cells |
| EA201700471A EA032807B1 (en) | 2015-04-29 | 2016-04-06 | Method of producing heat and combustible gas from a finely dispersed fuel (fossil) by burning or pyrolysis thereof using fluidized regenerative elements |
| PCT/RU2016/000193 WO2016175678A1 (en) | 2015-04-29 | 2016-04-06 | Method of producing heat and combustible gas from a finely dispersed fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015116605/06A RU2578725C1 (en) | 2015-04-29 | 2015-04-29 | Method for producing heat and fuel gas from finely dispersed fuel (organic) by burning or pyrolysis thereof using fluidised regenerative cells |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2578725C1 true RU2578725C1 (en) | 2016-03-27 |
Family
ID=55656809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015116605/06A RU2578725C1 (en) | 2015-04-29 | 2015-04-29 | Method for producing heat and fuel gas from finely dispersed fuel (organic) by burning or pyrolysis thereof using fluidised regenerative cells |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA032807B1 (en) |
| RU (1) | RU2578725C1 (en) |
| WO (1) | WO2016175678A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2184317C1 (en) * | 2001-07-09 | 2002-06-27 | Чуваев Сергей Иванович | Solid fuel burning apparatus |
| RU2199057C1 (en) * | 2002-01-30 | 2003-02-20 | Мадоян Ашот Арменович | Gas generator |
| RU142005U1 (en) * | 2014-01-24 | 2014-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" (ООО НИЦ ПО "Бийскэнергомаш") | HEATER WITH A FORCED BOILER REACTOR |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1312075A1 (en) * | 1985-01-29 | 1987-05-23 | Институт тепло- и массообмена им.А.В.Лыкова | Method for fuel gasification and gas generator for effecting same |
| SU1758338A1 (en) * | 1989-09-18 | 1992-08-30 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Steam-gas plant fluidized-bed furnace |
-
2015
- 2015-04-29 RU RU2015116605/06A patent/RU2578725C1/en not_active IP Right Cessation
-
2016
- 2016-04-06 WO PCT/RU2016/000193 patent/WO2016175678A1/en not_active Ceased
- 2016-04-06 EA EA201700471A patent/EA032807B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2184317C1 (en) * | 2001-07-09 | 2002-06-27 | Чуваев Сергей Иванович | Solid fuel burning apparatus |
| RU2199057C1 (en) * | 2002-01-30 | 2003-02-20 | Мадоян Ашот Арменович | Gas generator |
| RU142005U1 (en) * | 2014-01-24 | 2014-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" (ООО НИЦ ПО "Бийскэнергомаш") | HEATER WITH A FORCED BOILER REACTOR |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016175678A1 (en) | 2016-11-03 |
| EA032807B1 (en) | 2019-07-31 |
| EA201700471A1 (en) | 2018-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lackner et al. | Handbook of combustion | |
| CN101893234B (en) | Biomass boiler capable of realizing combined combustion of synthesis gas and semicoke | |
| EA022238B1 (en) | Method and system for production of a clean hot gas based on solid fuels | |
| Akhator et al. | Design and development of a small-scale biomass downdraft gasifier | |
| WO2011034409A1 (en) | Reactor for pyrolysis of biomass | |
| Rani et al. | Thermochemical conversion of food waste for bioenergy generation | |
| CN1278071C (en) | Dust cloud combustion furnace | |
| CN106244240A (en) | The method that the gasification of a kind of rubbish, solid waste produces combustion gas | |
| RU2578725C1 (en) | Method for producing heat and fuel gas from finely dispersed fuel (organic) by burning or pyrolysis thereof using fluidised regenerative cells | |
| RU2631811C2 (en) | Method of gasifying fuel biomass and device for its implementation | |
| CN105308197B (en) | waste disposal | |
| KR101465931B1 (en) | Thermal Power Plant system Using wood bio masses | |
| JP2017014474A (en) | Biomass feedstock gasifier of continuous thermochemistry type | |
| Lu et al. | Design, key parameter determination and performance assessments of a newly developed straw bale boiler | |
| RU2293108C1 (en) | Method of production of producer gas and device for realization of this method | |
| RU188334U1 (en) | Gasification burner | |
| CN2714965Y (en) | Dust cloud combustion furnace | |
| CN201962258U (en) | Renewable energy source power generation system | |
| WO2010095025A2 (en) | High performance gasifier equipped with an improved combustion chamber and a mixing device | |
| RU74918U1 (en) | SOLID FUEL CONVERSION INSTALLATION (OPTIONS) | |
| RU2320921C1 (en) | Method of discrete combustion of biomass and producing fuel gas for boiler equipment | |
| RU2663433C1 (en) | Method for processing solid fuel with production of combustible gas and reactor for its implementation | |
| RU172706U1 (en) | ABLATION INSTALLATION | |
| RU2824507C1 (en) | Coal gasification device | |
| KR102620079B1 (en) | Fluidized bed gasification system united biomass torrefacion pellet |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190430 |